Semnificația formelor de apă în sol și măsurarea acestora

Solurile sunt habitate care furnizează apă și substanțe nutritive plantelor terestre (Rajkai, 2004). Solul este cel mai mare rezervor din Ungaria.

Spațiul porilor dintre faza solidă a solului (substanțe minerale sau organice vii și moarte) este umplut cu apă (soluție de sol) sau aer. Este avantajos pentru plantele cultivate dacă două treimi până la trei sferturi din spațiul porilor este umplut cu apă și o treime până la un sfert cu aer. Lipsa apei (secetă) și excesul de apă (apa interioară) provoacă daune.

Gestionarea apei și a aerului sunt influențate decisiv de volumul total al porilor și de proporția golurilor de diferite dimensiuni. Volumul total al porilor este caracterizat, de exemplu, de greutatea volumului solului, care este coeficientul greutății și volumului probei de sol uscat. De exemplu, se măsoară în kg/dm3, cu o valoare medie de 1,45. Densitatea în vrac depinde puternic de tipul fizic al solului și de compactarea solului, variind de la 0,8 la 1,7 kg/dm3. Volumul total al spațiului dintre pori și solide în unități de sol este porozitatea totală.

Porozitatea totală a solurilor nisipoase este de aproximativ 40%, cea a solurilor argiloase este de aproximativ 45%, iar cea a solurilor argiloase este de aproximativ 55%.

Particulele mai mici de doi milimetri sunt grupate în funcție de dimensiune conform sistemului Atterberg conform practicii maghiare, după cum urmează:

2,0-0,2 mm: nisip grosier,

0,2-0,02 mm: nisip fin,

0,02-0,002 mm: nămol,

Argila sub 0,002 mm.

Spațiul porilor dintre particulele de sol poate fi împărțit în următoarele domenii de mărime în ceea ce privește gestionarea apei:

• Sub 0,0002 mm (0,2 micrometri): pori fini, spațiul porilor apei legate. Membrana apei se leagă atât de puternic de particulele solului încât nu poate fi absorbită de plante.

• Între 0,0002 și 0,01 mm: pori medii, spațiul porilor capilari. Apa de aici este numită și apă poroasă, deoarece particulele de sol o rețin în punctele lor de contact. Aceasta este cantitatea de apă care poate fi stocată permanent și disponibilă plantelor.

• Între 0,01 și 0,05 mm: spațiul porilor gravitaționali. Aspirarea capilară este mai mică decât gravitația, apa curge încet în jos și spațiul porilor este saturat cu aer.

• Peste 0,05 mm: pori grosieri și foarte grosieri, spațiul gravitațional al porilor. Apa pleacă repede, saturată de aer.

Porii solului nu sunt regulate, dimensiunile date se aplică capilarelor. Se poate observa că există mai mult spațiu mai mare între particulele mai mari de sol și mai mult spațiu poros mai mic în lut. Apa subterană sau solul cu două faze este atunci când toate golurile solului sunt umplute cu apă.

Dacă există aer în porii mai mari și apă în cei mai mici, apa se numește umiditate a solului. În producția de culturi, cele două cantități de apă care reprezintă umiditatea solului au un rol special și un nume propriu: capacitatea apei în aer liber și apa moartă.

Capacitatea de apă în aer liber este cantitatea de apă pe care solul o poate reține împotriva gravitației după îmbibare.

Există deja aer în porii mai mari de 0,01 mm. Apa moartă este apă în pori sub 0,0002 mm.

În loc de diametrul porilor, poate fi utilizată forța de aspirație necesară pentru extragerea lor. În unități vechi atm, astăzi bar sau MPa sau pF. Al zecelea logaritm de bază al coloanei de apă pF. Capacitatea apei exterioare este pF 2,5, adică o coloană de apă de 330 cm, 0,33 bari. Valoarea apei moarte este pF 4.2, 15 bar. Cu această forță solul ține apa împotriva gravitației, iar rădăcinile plantelor cultivate o pot absorbi cu o asemenea forță. Există diferențe minore între plante, de exemplu, puterea de aspirare a varzei este mai mică decât cea a grâului. Cantitatea de apă dintre capacitatea de apă deschisă și apa moartă (pF 2.5-4.2) se numește apă utilizabilă sau de unică folosință.

Cât de mult costă aceasta? Cantitatea de apă din sol poate fi exprimată în raport cu greutatea uscată a solului (% în greutate) sau poate fi dată proporția în volum de apă dintr-o unitate de volum de sol (% în volum).

Un volum% de 1 mm înseamnă umiditate într-un strat de sol gros de 10 cm, astfel încât cantitatea de apă dintr-un strat de sol dat să poată fi calculată cu ușurință. De exemplu, un 1 m3 de sol cu un conținut de umiditate de 20% în volum conține 200 de litri de apă.

Apa din sol nu este distribuită uniform pe verticală și cantitatea sa se modifică în timp. Primăvara, precipitațiile de toamnă-iarnă umple solul până la capacitatea de apă deschisă sau cea mai mare parte a acestuia. Ploaia puternică bruscă sau topirea rapidă, solul nu poate absorbi apa suficient de repede, se formează ape interioare. Apele interioare se formează de-a lungul râurilor în timpul inundațiilor sau în zonele deluroase prin debitul lateral de suprafață sau subteran. Prea multă apă se scurge sau se scurge în straturile mai adânci ale solului, posibil în roca de bază, iar restul începe să slăbească. În climatul nostru, precipitațiile din timpul sezonului de creștere sunt mai mici decât evaporarea (evaporarea) și evaporarea plantelor (transpirația). Cele două împreună se numesc evapotranspirație. Acolo unde este posibil, apa subterană de dedesubt sau irigarea în general de sus asigură umiditate suplimentară. Ar trebui să se acorde atenție și compoziției de sare a acestor ape.

Cantitatea de apă din sol nu este constantă în spațiu sau timp. Conținutul de umiditate al solului variază în funcție de efectele asupra mediului. Măsura și dinamica schimbării sunt caracteristice proceselor care au loc în sol. Modificările conținutului de umiditate ale solului caracterizează, de asemenea, direcția și viteza proceselor solului.

Bilanțul de apă al solului poate fi calculat:

ΔW = Cs + Ob + Kv-Mb-E-T-Oe, unde:

ΔW: modificare a conținutului de umiditate a solului,

Cs: precipitații (și irigații),

Ob: alimentare laterală cu apă,

Kv: ridicarea apei capilare,

Mb: infiltrarea profundă,

T: transpirație,

Oe: debit lateral de apă.

Un tip de dispozitiv electric funcționează pe principiul capacitiv. Vă prezint un dispozitiv capacitiv de tip BR 150 dezvoltat la Institutul de Cercetări în Știința Solului și Agrochimie al Academiei Maghiare de Științe. Instrument de sondă profundă. Se folosește pe puncte de măsurare permanente într-o căptușeală de plastic găurită în pământ. Un câmp electromagnetic este generat din doi electrozi inel distanți la 15 cm. Pătrunde în peretele țevii și schimbarea acesteia este proporțională cu conținutul de apă din sol. Poate fi setat pentru a afișa conținutul de umiditate al solului în% în volum. A nu se utiliza pe soluri cu mai mult de 0,3% sare totală. Fratele său mai mic este aparatul de umiditate BR-30, care poate fi introdus cu o adâncime de 30 cm în pământ (de asemenea pe orizontală în peretele groapei!). Aceste instrumente detectează nu numai conținutul de umiditate al solului, ci și rădăcinile din apropiere, iar găurile de vierme și golurile solului reduc valorile de umiditate măsurate.

Dispozitivele noi și costisitoare funcționează cu metoda TDR. Metoda „Reflectometrie în domeniul timpului” se bazează pe măsurarea vitezei de propagare a unei unde electromagnetice cu vibrații ridicate. Se poate determina cât timp valul emis se deplasează înainte și înapoi de-a lungul lungimii cunoscute a eșantionului de sol, determinând astfel viteza acestuia. Decelerarea în raport cu rata de răspândire măsurată în vid este în mod clar legată de conținutul de umiditate al solului.

Sensibilizarea și măsurarea evenimentelor care au loc adesea literalmente sub iarbă în sol este o sarcină dificilă, dar necesară. Bilanțul de apă al solului determină echilibrul aerului și căldurii solului, activitatea sa biologică, rotația nutrienților și afectează proprietățile tehnologice. Majoritatea factorilor care limitează fertilitatea solului și producția de plante (biomasă) sunt direct sau indirect legați de gestionarea apei din sol. Intervențiile de gestionare a apelor subterane (de exemplu irigații, gestionarea apelor interioare) sunt un element esențial al protecției apei și al gestionării durabile.

Stefanovits P. - Filep Gy. - Füleky Gy.: 1999. Știința solului.

Editura Mezõgazda, Budapesta, 470 p

2004. Volumul, distribuția și fluxul de apă în sol.

MTA TAKI, Budapesta, 208 p

2002. Fundamentele solului pentru gestionarea apei agricole.